Un gruppo di scienziati è riuscito a imitare il processo naturale costruendo una foglia artificiale che raccoglie la luce e divide le molecole d'acqua per generare idrogeno. Entro i prossimi 10-15 anni potrebbero arrivare i primi sistemi fotosintetici artificiali.
Perché bisogna continuare ad investire nella ricerca sulla fotosintesi artificiale?
(Rinnovabili.it) – Tra non molto tempo la fotosintesi artificiale potrebbe entrare a far parte delle tecnologie di produzione energetica della transizione ecologica. Perlomeno questa è l’aspirazione di quanti oggi stanno studiano e cercando di replicare lo speciale processo chimico attuato da piante verdi e altri organismi. L’obiettivo è semplice: riuscire a trasformare direttamente l’energia solare in energia chimica utilizzabile.
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Attualmente il processo più vicino alla fotosintesi artificiale di cui gli esseri umani dispongono è il fotovoltaico. Una cella solare converte la luce in elettricità con un efficienza di circa il 20 per cento. Ed è in questo dato che si trova il vero interesse per la fotosintesi. L’efficienza con cui le piante trasformano i raggi luminosi in energia chimica è apparente bassa dal momento che di tutta la luce che colpisce le foglie solo il 3% circa diventa energia chimica. Ma la quota è molto più elevata se si considera rapporto tra l’energia dei fotoni che interagiscono con la clorofilla e l’energia del NADPH risultante. Non solo. A differenza del fotovoltaico, l’energia solare può essere immediatamente convertita e immagazzinata, senza perdite nei vari passaggi.
Peccato che replicare il processo vegetale sia molto complicato, come ricorda Yulia Puskhar, biofisica e professoressa di fisica alla Purdue Univerity. Tuttavia la scienziata e il suo team pensano di aver trovato la strada giusta. “Noi e altri ricercatori in tutto il mondo lavoriamo duramente nel tentativo di trovare un’energia accessibile”, ha commentato Pushkar. “Un’energia pulita e sostenibile serata con elementi non tossici e facilmente disponibili […] la fotosintesi artificiale rappresenta la strada gusta”
Fotosintesi artificiale, a che punto siamo?
Il lavoro risulta molto indietro, soprattutto in termini di costi. Senza contare che i materiali utilizzati spesso si corrodono in acqua. Ma i potenziali vantaggi rendono la ricerca ancora appetibile. “Con la fotosintesi artificiale, non ci sono limitazioni fisiche fondamentali. Puoi facilmente immaginare un sistema efficiente al 60% perché abbiamo già un precedente nella fotosintesi naturale. E se diventiamo molto ambiziosi, potremmo persino raggiunge un’efficienza dell’80%”.
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Il gruppo della professoressa Pushkar sta imitando il processo naturale grazie alla realizzazione di una foglia artificiale che raccoglie la luce e divide le molecole d’acqua per generare idrogeno. Gli scienziati stanno sperimentando proteine del fotosistema II naturale e combinazioni di catalizzatori sintetici nel tentativo di capire cosa funzioni meglio e perché. “La reazione è molto complessa”, ha detto Pushkar. “La chimica della scissione molecolare dell’acqua è estremamente intricata e difficile”. La ricercatrice ipotizza che entro i prossimi 10-15 anni saranno stati compiuti progressi sufficienti da consentire la messa in funzione di sistemi fotosintetici commerciali. La sua ricerca è finanziata dalla National Science Foundation ed è stata pubblicata su Chem Catalysis.
